CN102021568A - 激光强化齿轮件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光强化齿轮件的方法，包括以下步骤：1)依照现有技术加工齿轮件，要求轮齿厚度比设计值小1.5mm；2)在激光强化设备上对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的金属粉末材料的重量百分比为：48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；3)对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。本发明激光熔覆后的齿轮平均显微硬度为HV800，洛氏硬度为HRC65，以增强轮齿表面耐磨性。

Description

激光强化齿轮件的方法
技术领域
本发明涉及激光熔覆方法应用领域，特别涉及一种激光强化齿轮件的方法。
背景技术
齿轮是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件(如另一齿轮、齿条、蜗杆)传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。其失效方式主要是齿面磨损失效，磨损失效的主要形式为齿表面基体磨损，轮齿厚度减小，最终导致传动失效，齿轮使用寿命中止。因此，修复提高轮齿的表面厚度和硬度，是延长齿轮使用寿命的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种激光强化齿轮件的方法，以增强轮齿表面耐磨性。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了一种激光强化齿轮件的方法，包括以下步骤：
1)依照现有技术加工齿轮件，要求轮齿厚度比设计值小1.5mm；
2)在激光强化设备上对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的金属粉末材料的重量百分比为：48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；
3)对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
本发明公开了另一种激光强化齿轮件的方法，包括以下步骤：
1)依照现有技术加工齿轮件，要求齿轮厚度比设计值小1.5mm；
2)将齿轮装入激光强化设备上，并将齿轮预热至400-500℃；
3)对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、0.8％Si、0.5％Mn、15.2％Cr、8.8％Ni和2.68％Mo、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、1.2％Si、0.4％Mn、8.58％Cr、13.5％Ni和2.68％Mo、余量为Fe、
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni、0.8％Ce和2.68％Mo、余量为Fe；
4)熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟；
5)对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
本发明的有益效果：
激光技术在齿轮表面工程技术上的应用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大气环境下进行无污染操作，在廉价金属材料表面形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的激光强化层，将金属良好的坚韧性和涂层材料的高硬度、高化学稳定性、高耐磨性结合起来，创新了激光强化层的生产工艺，检测显示激光强化层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，说明所选择的工艺稳定、可行，激光熔覆后的齿轮平均显微硬度为HV800，洛氏硬度为HRC65；本发明另一方案采用多层熔覆技术，底层的合金粉末与基体粘接性能好，避免了激光强化层与基层的开裂现象，延长了使用寿命；面层具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能，以进一步优化了齿轮的性能。
具体实施方式
实施例1
一种激光强化齿轮件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)依照现有技术加工齿轮件，要求轮齿厚度比设计值小1.5mm；
2)在激光强化设备上对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层3并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的金属粉末材料的重量百分比为：48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；
3)对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
激光熔覆后的齿轮平均显微硬度为HV800，洛氏硬度为HRC65。
实施例2
一种激光强化齿轮件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)依照现有技术加工齿轮件，要求齿轮厚度比设计值小1.5mm；
2)将齿轮装入激光强化设备上，并将齿轮预热至400-500℃；
3)对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层3并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、0.8％Si、0.5％Mn、15.2％Cr、8.8％Ni和2.68％Mo、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、1.2％Si、0.4％Mn、8.58％Cr、13.5％Ni和2.68％Mo、余量为Fe、
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni、0.8％Ce和2.68％Mo、余量为Fe；
4)熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟；
5)对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
激光熔覆后的齿轮平均显微硬度为HV1000，洛氏硬度为HRC70。

Claims (2)

1.一种激光强化齿轮件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）依照现有技术加工齿轮件，要求轮齿厚度比设计值小1.5mm；
2）在激光强化设备上对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层3并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的金属粉末材料的重量百分比为： 48.4%Fe、0.077%C、0.85%Si、0.368%Mn、17.02%Cr、24.4%Ni和2.68%Mo；
3）对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
2.一种激光强化齿轮件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）依照现有技术加工齿轮件，要求齿轮厚度比设计值小1.5mm；
2）将齿轮装入激光强化设备上，并将齿轮预热至400-500℃；
3）对齿轮件表面进行激光扫描，激光输出功率为5kw，扫描速度为480mm/min，送粉率为18g/min，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，将含有耐磨材料的金属粉末熔覆到齿轮表面，形成熔覆厚度3mm的激光强化层3并预留打磨余量，激光束为15*2.5宽带矩形光斑； 采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.1%C、0.8%Si、0.5%Mn、15.2%Cr、8.8%Ni和2.68%Mo、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.1%C、1.2%Si、0.4%Mn、8.58%Cr、13.5%Ni和2.68%Mo、余量为Fe；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.077%C、0.85%Si、0.368%Mn、17.02%Cr、24.4%Ni、0.8%Ce和2.68%Mo、余量为Fe；
4）熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟；
5）对激光熔覆后的啮合面加工至设计尺寸。
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